2004年，美国顶级密码MD5“惨遭破译”。

曾经有科学家预言，想要破解MD5，起码要上百万年的时间。由此可见，该密码有多安全。

可就是这样一个顶级密码，被我国一位正在月子期间的女性，也是我国有名的科学家——王小云找出了漏洞。

这个消息，无疑是密码界的一颗重磅炸弹。王小云在扔下这颗“炸弹”之后，紧接着，又干出了一件大事。

王小云究竟有多厉害？她是怎么找出MD5算法漏洞的？

一 坚不可摧的MD5

2019年9月7日，王小云在第四届未来科技大奖中获奖，她是奖项开设4年以来，第一位女性获奖者，奖金高达711万。

这一切，归功于她在密码领域的超强能力。她曾在十年间，破译出5项顶级密码。其中，最著名的当属美国的MD5，以及当时公认为最安全的SHA-1。

MD5由美国密码学家罗纳德·李维斯特设计，是在MD4的基础上发展而来的。于1992年公开。

相较于MD4，增加了第四轮算法，并减弱第二轮中函数的对称性，另外还改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序，使其更不相似。

MD5自诞生以来，就被冠上了美国顶级密码的称呼。有了这样引以为傲的加密方式，美国曾自信满满：

想要破解这样的密码，中国人就算用世界上最先进的计算机，也需要计算一百万年。

MD5算法

美国为何如此自信？原因很简单，整个MD5一共有5套步骤，分别是附加填充位、附加长度值、初始化MD缓冲区、处理512比特报文分组序列以及最后的输出步骤。

其中运用到了4种函数，当然，最难搞定的就是哈希函数。尽管MD5一问世，就被指出有容易计算的漏洞，但有哈希函数存在，想要成功计算出MD5值，时间需要耗费上千年。

简单来说，想要算出MD5值，首先要破解哈希函数这一关。而哈希函数本身特点就在于，它具有不可逆性，如果从结果数值倒推，那是绝对不可能推导出正确的MD5值的。

这样一来，想要窥探MD5，就只有2种方法。一是暴力攻击、二是生日攻击法。

暴力攻击也就是不断通过尝试，来锁定一个相同的哈希函数值。而MD5的输出有128位，如果用一台电脑进行试验，则需要不停工作上千年的时间。

第二点生日攻击法，意思是寻找和MD5有相同哈希数值的信息，这一方法需要的试验次数虽然少于暴力攻击法，但就当时的计算机而言，仍需耗时585年。

这样大的计算量，这样长的计算时间，显然不是个容易的事。

王小云在工作

但是让美国没想到的是，中国的王小云科学家做到了！她发现在对两个信息采用MD5算法加密的时候，会得出同样的结果值，由此证明MD5无法防止碰撞。

虽然没有完全破译出MD5，但找到了相同的哈希数值，这已经违背了MD5采用哈希函数的初衷，被称为无懈可击的哈希函数，其可靠性也大幅降低。

2004年8月17日，美国在加州圣芭芭拉召开国际密码大会，王小云带着微笑走上讲台。她平静地说了一句话：

“我的研究团队，已经发现了MD5国际密码算法存在漏洞。”

此言一出，台下先是沉默，随后便爆发出了雷鸣般的掌声。传闻有一位来自英国的密码学家，由于手骨折而无法鼓掌，他便改用手不停地猛拍大腿。

这样热烈的场景，是密码大会上罕见的。国际著名的密码学家Lenstra曾说：

“我参加了美密会开始的所有会议，但从未经历过这种场景。”

王小云带给大家的震惊，简直前所未有。就连大会主席黑沃斯教授也激动不已，还破例为王小云安排了15分钟的报告时间，要知道，此前每个密码学家的报告时限最高只有3分钟。

王小云在演讲

得知这个消息后，MD5的设计者，也是图灵奖的得主——李维斯教授，还亲自写信给王小云：

“虽然我不愿MD5倒下，但是大家必须推崇真理。”

可以说，王小云此举简直惊艳众人，让许多著名密码学家都大呼不可能。然而在这样满面荣光的背后，很少有人知道，这个密码是王小云在月子期间“破译”的。

二 “白宫密码”SHA-1

2004年，民间流传着这样一个消息，美国顶级密码MD5被山东一位宝妈破译了！

一时之间，许多人都想知道这位宝妈的真面目，她究竟有何神通呢？

其实这位宝妈不是普通的宝妈，她的另一重身份，是我国的密码学家。当然，说她是宝妈也没错，因为找出MD5算法的漏洞，的确是王小云在怀孕期间实施的。

作为密码学方面的专家，王小云早就打上了MD5的主意。不过MD5毕竟久负盛名，一开始王小云打算跟学生一起完成，但该学生认为，破解难度太大，于是选择了退出。

王小云在演讲

没办法，王小云只好独自研究。好巧不巧，正在研究MD5期间，王小云怀上了孩子。这给破解任务带来了更多难度。

一是王小云的身体吃不消，平时除了工作以外，孕期的她急需休息。这样一来，她仅有的研究时间也要大大缩短。

二来，则是硬件设施问题。电子设备对孩子有辐射，为了减少对孩子的伤害，王小云几乎放弃了用计算机进行计算。

上面说到用计算机尝试破解MD5，最暴力的方法需要上千年时间。更别说现在王小云采用的是纯纸笔计算的方式。

不过王小云根本没有被这些唬住，而是抓紧每一点时间，脑子里一有想法，立马就在纸上进行演算。

直到孩子出生，王小云进入了月子期间，她也还是没停手。一年来，她的演算纸上，写了好几百个高等方程式，密密麻麻地演算、排列，几乎足足有400页。

就这样，月子期间没过多久，王小云就成功碰撞了“坚不可摧”的MD5。眼见MD5算法漏洞被告破，当时还洋洋得意的美国，如今立马开启了研讨会，商量改进MD5事宜。

王小云在工作

当然，MD5不是王小云的最初战绩，在此之前，她早就破译了MD4、RIPEMD以及HAVAL-128。随着漏洞被找出，这些当年被捧得神乎其神的加密方式，也就不再存在安全性。

MD5告一段落，王小云又对SHA-1伸出了”魔爪“。

SHA-1由美国国家安全局设计，并被发布为联邦数据处理标准，其地位不言而喻。在当时，人送外号”白宫密码“，世人称之为“最安全的密码“，可见其安全程度有多高。

为了推演SHA-1的计算路径，王小云几乎动用了学校机房的所有电脑。没想到的是，这些电脑居然崩溃了。

2005年寒假，王小云任职的大学已经放假，学校所有的电脑便空了出来。王小云事先也知道SHA-1的难度，于是她在所有电脑上，都输入了尝试演算SHA-1的指令。

可即便是这么多台电脑，SHA-1也还是滴水不漏。八天八夜之后，电脑甚至还“卡”住了。

这里说的卡并不是内存不够，而是电脑不知道如何计算了。既然电脑不靠谱，那就亲自动手。

王小云曾自信地说：当众多方程式出现矛盾、推演陷入困境时，计算机也不知道正确的路径，它就崩溃了。而我知道需要调整哪些路线。

王小云

2005年2月，王小云和同事发表了论文，其中谈到他们已经找到了碰撞SHA-1的攻击方式。

2005年8月，王小云及同事更是直接指出：

SHA-1存在两大致命弱点，一是前置处理不够复杂；二是前20个循环中的某些数学运算有破绽，可能会造成不可预期的安全性问题。

随后，世界密码大会再次召开，美方宣布SHA-1不再安全，他们将会逐渐减少对SHA-1的使用。

当然找到碰撞方式不等于破译，但王小云的创举，已经打破了美国密码无懈可击的神话。有了王小云的带头，SHA-1算法在2017年被谷歌公司正式告破。

10年之间，连破5大密码，其中两项还是国际顶尖密码。王小云凭一己之力，改变了中国在密码界的地位，因此，她也获得了国家711万元奖励。

令人费解的是，王小云并不是从小到大都和密码结缘的“专业人员”，从她接触密码，到找到MD5的碰撞方式，期间一共才10年。

为何王小云在短短时间内，就能有如此成就呢？

三 密码界新星升起

2005年，美国顶级密码MD5被证实有漏洞；2006年，美国的“白宫密码”也遭到了攻击。

王小云

这一切的“始作俑者”，就是王小云。现代密码学的奠基者shamir曾称赞美她：

王小云是密码界的一颗新星。

为什么是新星呢？原来，王小云和其他密码界的专业人员不同，她是半路杀出的“程咬金”，她的对口专业其实是数学而非密码。

1983年，王小云从山东省诸城第一中学毕业 ，随后考入山东大学数学系。

在这里，她师从潘承洞院士，值得一提的是，潘承洞院士是我国著名的数学家，他座下弟子全是男性，王小云是他收的唯一一名女学生。

而这一切，都要归功于王小云超乎常人的数学天赋。大学期间，导师曾为他们布置过一个任务：推演著名印度公式。

其他同学几乎花了一个月时间才勉强运算出来，而王小云只花了短短一周，因此她得到了潘承洞院士的赏识。

不过这个时候的王小云，一心扑在理论数学上，对密码根本不感兴趣。甚至在导师找到她，询问想不想接触密码学的时候，她一口便回绝了。

潘承洞

不过现实则是啪啪打脸，尽管王小云不想学习密码相关知识，但导师还是安排她去西安电子科技大学听课。没想到听了几堂课之后，王小云就被密码迷住了。

随后，王小云便全身心投入了密码学习中，并且在攻读博士学位期间，她已经熟练掌握了密码学知识。

如此优秀的王小云，自然引起了其他人的注意。在王小云毕业之后，有高薪企业通过她的导师找到她，希望她能进入公司大展拳脚。

王小云生在普通家庭，这样的高薪工作是十分难得的。当时王小云的亲朋好友都劝告她，希望她能抓住机会，然而王小云心知，如果选择了眼前的利益，那么自己就将无缘科学研究。

在高薪面前，王小云毅然决然选择了留校研究。其实王小云面对的，何止是这一个诱惑。

王小云座下的学生曾说，高校里的导师几乎都会出去找兼职赚钱，而王小云则把所有空余时间都花在了破译密码上。

在王小云碰撞知名密码之后，许多国家还向她投来了橄榄枝，每一个都伴随着巨额的奖金。但王小云都拒绝了，不仅是为了能搞研究，更是为了维护国家利益。

王小云

其实王小云最可贵的，不只是她超乎常人的才智，更是她一心为国的志向。当然这一切也离不开导师对她的培养，大学期间，导师潘承栋就告诉自己的学生：

“你们将来不管是出国，还是做访问学者，两年或三年就要回来，坚决立足于国内发展。”

在导师的影响下，被美国邀请前去进行新标准密码算法时候，王小云义正言辞地拒绝了，转而开始设计起国内密码算法。

用她自己的话说就是：科学家要把国家的责任放在第一位，我的初心是为了保护国家网络安全，任何条件都比不上祖国的需要。

随后，王小云便一直秉持初心，全心全意投入到了祖国密码算法中去。目前，王小云已经为我国设计了哈希函数标准SM3。

该函数被广泛运用于金融、交通、国家电网等重要经济领域，2018年10月，该密码正式成为了ISO/IEC国际标准。

王小云

2019年，王小云当选国际密码协会会士。在此之前，她已经斩获了中国科学院院士的称号。

能有这样一位有血有肉的科学家，是祖国的幸运，也是人民的幸运。